18.9: Elektrofilik Aromatik Yer Değiştirme: Benzenin Friedel-Crafts Alkilasyonu

Friedel-Crafts reaksiyonları 1877'de Fransız kimyager Charles Friedel ve Amerikalı kimyager James Crafts tarafından geliştirildi. Friedel-Crafts alkilasyonu, aromatik bir protonun, elektrofilik aromatik yer değiştirme yoluyla bir alkil grubu ile değiştirilmesini ifade eder. Alüminyum klorür gibi bir Lewis asidi katalizörü, bir karbokatyon oluşturmak üzere bir alkil halojenür ile reaksiyona girer. Ortaya çıkan karbokatyon daha sonra aromatik halka ile reaksiyona girer ve nihai ürünü vermeden önce bir dizi elektron yeniden düzenlemesine uğrar. Örneğin benzen, alüminyum klorür varlığında 2-klorobütan ile reaksiyona girerek 2-bütilbenzen oluşturur.

Alkilasyon, alkil halojenürün alüminyum klorürle reaksiyona girdiği ve elektrofilik karbokatyonun oluşmasına neden olan bir Lewis-asit-baz reaksiyonuyla başlar.

Karbokatyon, aromatik halkanın π elektron bulutuna saldırarak rezonansla kararlı hale getirilmiş bir arenyum iyonu oluşturur. Arenyum iyonunun deprotonasyonu aromatikliği geri kazandırır, 2-bütilbenzen verir ve katalizörü yeniler.

İkincil ve üçüncül halojenürlerde karbokatyon reaksiyona giren elektrofildir. Birincil alkil halojenürler durumunda, serbest birincil karbokatyon kararsızdır ve üretilmesi zordur. Bunun yerine, bir alkil halojenürün alüminyum klorür ile oluşturduğu kompleks, elektrofil görevi görür.

Aromatik bileşiklerin Friedel-Crafts alkilasyonu Charles Friedel ve James Crafts tarafından keşfedilmiştir.

Bir aromatik halkanın hidrojeninin bir alkil grubu ile değiştirildiği tipik bir elektrofilik aromatik ikamedir.

Örneğin, 2-klorobütan, 2-butilbenzen oluşturmak için bir Lewis asit katalizörü olan alüminyum klorür varlığında benzen ile reaksiyona girer.

Alkilasyon, alkil halojenürün alüminyum klorür ile reaksiyona girdiği bir Lewis asit-baz reaksiyonu ile başlar. Kompleks daha sonra bir karbokatyon oluşturmak üzere ayrışır.

Bir elektrofil olarak, karbokatyon, π elektron benzen bulutu ile reaksiyona girerek rezonansla stabilize edilmiş bir arenium iyonu oluşturur.

Son olarak, arenium iyonunun protondan arındırılması aromatikliği geri kazandırır, 2-butilbenzen verir ve katalizörü yeniden oluşturur.

Özellikle, ikincil ve üçüncül halojenürlerde, karbokatyon reaksiyona giren elektrofildir.

Birincil alkil halojenürlerle, serbest birincil karbokatyon nispeten kararsızdır.

Bu nedenle, alüminyum klorür içeren bir alkil halojenür kompleksi, elektrofil görevi görür.